淺析一卡多用、互聯(lián)互通應(yīng)用的安全性
文章出處：http://linbycaravans.com 作者：魏保祥 人氣： 發(fā)表時間：2008年12月08日
[文章內(nèi)容簡介]：如何建設(shè)一個安全的一卡多用、互聯(lián)互通應(yīng)用系統(tǒng)，分別從卡片安全、設(shè)備的安全、交易記錄的安全、后臺系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)的安全 、安全管理制度等五個方面進行闡述。
隨著公交IC卡在其它領(lǐng)域拓展和跨城市互通實現(xiàn)，一卡多用、城市間互通已成為建設(shè)事業(yè)IC卡應(yīng)用發(fā)展的主流。但是，這些應(yīng)用涉及到多個單位，甚至是不同的城市，如何保證乘客的利益不受到損失、如何保證多個運營主體之間的資金安全等等一系列安全性問題擺在人們面前。
公交IC卡主要為大眾百姓服務(wù)，因此方便百姓出行，實現(xiàn)公交卡“一卡多用”成為公共交通IC卡的發(fā)展方向。推廣城市交通一卡多用將會提高城市公共服務(wù)設(shè)施的服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平，提高參與一卡多用的企、事業(yè)單位的管理能力，符合建設(shè)現(xiàn)代化信息城市的目的,公交IC卡的應(yīng)用目前已經(jīng)從最初的公交應(yīng)用，擴展到出租、地鐵、軌道交通，還有燃?xì)?、供水、社區(qū)、銀行、公園景點等多領(lǐng)域應(yīng)用。城市的互聯(lián)互通也成為方便百姓出行的一大亮點，目前涉及這些領(lǐng)域或部分領(lǐng)域的城市包括上海、南京、北京、杭州、鄭州、寧波、大連等多個城市。
如何建設(shè)一個安全的一卡多用、互聯(lián)互通應(yīng)用系統(tǒng)，也成為人們關(guān)注的焦點之一，以下從幾個方面來闡述這個問題。
一、卡片安全
1、卡類型的選擇
卡類型的選擇是保證系統(tǒng)安全的重要的因素之一，因為它和用戶的利益息息相關(guān)，成為決定系統(tǒng)能否正常運行的重要因素之一。
按芯片類型的不同，IC卡大致可分為：存儲器卡、邏輯加密卡、和CPU卡三種。
（1）存儲器卡：也叫非加密存儲器卡，卡內(nèi)的集成電路芯片主要是EEPROM，這個EEPROM是一個電擦除可編程只讀存儲器EEPROM， 它僅有數(shù)據(jù)存儲功能，不具有數(shù)據(jù)處理功能，存儲卡本身不提供硬件加密功能，只能存儲通過系統(tǒng)加密過的數(shù)據(jù)，很容易被破解，因而一般用于存放不需要保密的信息。
（2）邏輯加密卡：卡內(nèi)的集成電路包括加密邏輯電路和電擦除可編程只讀存儲器EEPROM，也就是在非加密存儲器卡的基礎(chǔ)上增加了加密邏輯電路，加密邏輯電路通過校驗密碼方式來保護著卡和卡中數(shù)據(jù)的安全。該類卡片存儲量相對較小，價格相對便宜，適用于有一定保密要求的場合。
（3）CPU卡：也稱智能卡，卡內(nèi)的集成電路中帶有微處理器CPU、存儲單元（包括隨機存儲器RAM、程序存儲器ROM（FLASH）、用戶數(shù)據(jù)存儲器EEPROM）以及芯片操作系統(tǒng)COS（Card Operating System）。
其中，RAM用于存放運算過程中的中間數(shù)據(jù)，ROM中固化有COS，COS是用戶的應(yīng)用程序與卡的交互界面；是卡內(nèi)各硬件部件（RAM、PROM、EEPROM）的總調(diào)度師；是卡的安全衛(wèi)士；是實現(xiàn)各相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。COS通常都是自己的安全體系，它的安全性能通常是衡量COS的重要技術(shù)指標(biāo)。
COS的功能包括：傳輸管理、文件管理、安全體系、命令解釋。
EEPROM用于存放持卡人的個人信息以及發(fā)行單位的有關(guān)信息。CPU管理信息的加/解密和傳輸，嚴(yán)格防范非法訪問卡內(nèi)信息，發(fā)現(xiàn)數(shù)次非法訪問，將鎖死相應(yīng)的信息區(qū)（也可用高一級命令解鎖）。
CPU卡的容量有大有小，價格比邏輯加密卡要高。但CPU卡的良好的處理能力和上佳的保密性能，使其成為IC卡發(fā)展的主要方向，以下對CPU卡做一詳細(xì)介紹。
CPU卡的特點
1）芯片和COS的安全技術(shù)為CPU卡提供了雙重的安全保證
2）自帶操作系統(tǒng)的CPU卡對計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要求較低，可實現(xiàn)脫機操作；而存儲器卡必須在完善的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用。
3）可實現(xiàn)真正意義上的一卡多應(yīng)用，每個應(yīng)用之間相互獨立，并受控于各自的密鑰管理系統(tǒng)。
4）存儲容量大，可提供1K-64K字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲間
5）使用壽命長，數(shù)據(jù)存儲時間可達十年以上
CPU卡的主要功能
1）身份認(rèn)證： 對持卡人、卡終端和卡片三方的合法身份做認(rèn)證
2）安全保密模塊：使用相應(yīng)的密鑰實現(xiàn)加密、解密以及處理，從而完成與用戶卡之間的安全認(rèn)證。
3）數(shù)據(jù)載體：CPU卡可做為個人檔案或重要數(shù)據(jù)的安全載體，數(shù)據(jù)可至少保存10年以上。
由于CPU卡在安全性等方面具備很多優(yōu)點，隨著CPU卡成本的降低，而邏輯加密卡又在安全上經(jīng)受著越來越多的挑戰(zhàn)，將會有更多的城市采用CPU卡或逐步向CPU卡進行過渡。
2、密鑰安全
一卡多用、互聯(lián)互通應(yīng)建立在統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的安全體系、統(tǒng)一的結(jié)算機制基礎(chǔ)上，為保障應(yīng)用系統(tǒng)的安全性，系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)采用統(tǒng)一的建設(shè)事業(yè)IC卡密鑰管理系統(tǒng)和安全認(rèn)證模塊，同時進一步加強密鑰系統(tǒng)本身的安全機制和標(biāo)準(zhǔn)加密算法研究，以確保系統(tǒng)的安全性能。
建設(shè)事業(yè)IC卡密鑰管理系統(tǒng)采用高度加密的3DES加密算法，支持相應(yīng)的RSA非對稱算法，通過先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、IC卡技術(shù)和加密技術(shù)，實現(xiàn)多行業(yè)的密鑰分散和統(tǒng)一分發(fā)，滿足各城市在多個行業(yè)的安全應(yīng)用要求，從而達到一卡多用、城市間互聯(lián)互通目標(biāo)。
二、設(shè)備的安全
相對于消費業(yè)務(wù)來講，用戶卡的充值業(yè)務(wù)在系統(tǒng)安全設(shè)計中則顯得更加重要，應(yīng)用ISAM卡進行充值授權(quán)認(rèn)證，是保證系統(tǒng)安全性的重要手段。目前，充值方式有脫機充值和在線聯(lián)機充值兩種解決方案。作為脫機充值方式，雖然初期投入成本較低，但存在著種種弊端和安全隱患。
1、操作員未及時上傳充值記錄造成用戶卡清算不平衡；
2、黑名單發(fā)布滯后；
3、脫機充值設(shè)備損壞造成充值記錄丟失；
4、不能實現(xiàn)充值操作的實時權(quán)限控制；
5、脫機充值設(shè)備和設(shè)備內(nèi)ISAM卡的物理安全也成為系統(tǒng)的隱患之一。
以上幾種情況，均會對IC卡用戶及IC卡運營商造成不必要的損失。隨著網(wǎng)絡(luò)連接成本的逐步降低以及用戶對于系統(tǒng)安全性要求的進一步提高，聯(lián)機充值方式逐漸成為首選方案。
從系統(tǒng)設(shè)計角度看，聯(lián)機充值系統(tǒng)應(yīng)采用三層體系結(jié)構(gòu)，即前臺客戶機系統(tǒng)、中間件應(yīng)用服務(wù)器系統(tǒng)、后臺中心數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。通過中間件將前臺客戶機與后臺數(shù)據(jù)庫聯(lián)系起來，有利于系統(tǒng)的安全性、可靠性和可擴充性。同時系統(tǒng)采用經(jīng)行業(yè)認(rèn)證的加密機，每一筆充值交易所需的密鑰認(rèn)證和授權(quán)以及數(shù)據(jù)的加密傳輸，都通過加密機進行，從而避免了每一個終端設(shè)備都必須安裝ISAM卡和終端設(shè)備損壞、數(shù)據(jù)丟失的問題，有效地保證了密鑰的安全和系統(tǒng)的安全。
三、交易記錄的安全
交易記錄主要包括充值交易記錄、消費交易記錄，交易記錄涉及到乘客的切身利益和運營主體的資金問題，因此必須采取有效手段要保證交易數(shù)據(jù)的有效性和完整性。
1、終端設(shè)備形成交易記錄時,均應(yīng)產(chǎn)生交易認(rèn)證碼(TAC碼)。脫機設(shè)備TAC碼由SAM卡產(chǎn)生，聯(lián)機在線設(shè)備TAC碼由后臺硬件加密機設(shè)備產(chǎn)生，每條交易記錄均使用TAC機制保證數(shù)據(jù)的完整性，使交易數(shù)據(jù)不可篡改、不可偽造，上傳后，后臺使用硬件加密機進行TAC校驗。TAC碼(Transaction Authentication Code)即交易驗證碼。TAC碼是通過將原始交易記錄的交易時間,交易金額等數(shù)據(jù)項進行加密計算而產(chǎn)生的交易驗證碼。其設(shè)計目的是通過生成和驗證基于密鑰的TAC，能夠保證交易記錄產(chǎn)生的合法性，防止人為生成交易記錄之類的欺詐行為。
2、脫機終端設(shè)備應(yīng)保證交易數(shù)據(jù)不丟失,交易過程中斷導(dǎo)致交易未正常完成時,終端設(shè)備應(yīng)具有在規(guī)定的時間內(nèi)提示和恢復(fù)功能。
3、清算中心和分系統(tǒng)結(jié)算中心之間的所有的數(shù)據(jù)交換均使用MAC認(rèn)證，采用硬件加密機進行MAC的生成和校驗，即保證了處理速度又提高了系統(tǒng)的安全性。
四、后臺系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)的安全
后臺系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)的安全也不容忽視，否則用戶卡的數(shù)據(jù)一旦沒有得到有效的保護，后果不堪設(shè)想。建設(shè)一個安全的后臺系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)注意以下幾方面：
1、關(guān)鍵的服務(wù)器盡量采用相對安全的操作系統(tǒng)如UNIX、LINUX；
2、及時對操作系統(tǒng)進行升級和補丁安裝；
3、安裝網(wǎng)絡(luò)版殺毒軟件并及時升級；
4、建立不同權(quán)限的數(shù)據(jù)庫用戶，對數(shù)據(jù)庫登陸要嚴(yán)格管理；
5、建立完善的數(shù)據(jù)庫備份方案和有效的災(zāi)難恢復(fù)機制；
6、定期更換數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備密碼；
7、采用防火墻將IC卡應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)與日常辦公、互聯(lián)網(wǎng)進行隔離，僅允許通過授權(quán)的端口進行數(shù)據(jù)傳輸或訪問。
五、安全管理制度
雖然在系統(tǒng)設(shè)計和建設(shè)中，我們考慮了很多安全因素，但是如果單位內(nèi)部出現(xiàn)問題，安全管理制度不健全，或不按操作規(guī)程執(zhí)行，將重要的信息透露給外界，有意無意間使系統(tǒng)遭到破壞，都會造成嚴(yán)重的后果。譬如，密鑰卡的存放、領(lǐng)取、歸還都要有詳細(xì)、嚴(yán)格的規(guī)定，相關(guān)人員必須嚴(yán)格執(zhí)行等等。因此，建立一套健全的安全管理制度，加強人員管理，也是保證系統(tǒng)安全性的重中之重。
綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、一卡多用和互聯(lián)互通應(yīng)用的不斷拓展，系統(tǒng)安全將會遇到越來越多的挑戰(zhàn)，只有從IC卡、設(shè)備、交易過程、后臺系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)、管理制度等方面不斷完善，同時采用建設(shè)事業(yè)IC卡密鑰管理系統(tǒng)及正在制訂的關(guān)于一卡多用和互聯(lián)互通的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，才能建設(shè)一個安全、可靠、可信的系統(tǒng)，才能更好地為百姓服務(wù)。
本文關(guān)鍵詞：淺析一卡多用、互聯(lián)互通應(yīng)用的安全性
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